(57)【要約】【課題】低コストでこれまでと同等以上の被検査物表面の欠陥検出能力を備え検査速度を高速化できるようにする。【解決手段】感光体ドラムなどの被検査物１２を矢印Ｄ方向に回転させながら、光源１１から光を照射し、その反射光をエリアセンサカメラの第１カメラ１３とラインセンサカメラの第２カメラ１４で撮像する。第１カメラ１３で撮像した画像を反射光位置算出部１６で反射光位置を算出し、この位置変動に基づいて追従制御部１７により第２カメラ１４の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように、第２カメラ１４の位置を位置調整部１５によって調整する。第１カメラ１３と第２カメラ１４との間の角度Ｅは、第１カメラ１３による光の検出処理時間と追従制御部１７による追従遅れ時間とに相当する角度とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第１および第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出手段と、
前記第２の撮像手段の位置を調整する位置調整手段と、
前記反射光位置算出手段で算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように前記位置調整手段を追従制御させる追従制御手段と、
を備え、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項２】
前記所定の角度差は、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間とに相当する回転角度に等しいことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項３】
前記反射光位置算出手段により順次得られる反射光位置の変化状況に基づいて、所定進み時間後の反射光位置を予測する反射光位置予測手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項４】
前記反射光位置予測手段による進み時間と、前記第１および第２の撮像手段の角度差により得られる進み時間との和が、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間との和に相当することを特徴とする請求項３に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項５】
前記反射光位置予測手段の進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段における画像の明るさのばらつきが最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする請求項３または４に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項６】
前記反射光位置予測手段の進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段を一定角回転した状態で前記追従制御手段による追従制御を行いながら、その反射光分布の変化が最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする請求項３または４に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項７】
前記第２の撮像手段が２次元撮像手段であることを特徴とする請求項５または６に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項８】
前記被検査物表面に対して一方向から照射する照明手段を備え、
該照明手段からの照明光が前記被検査物に対して平行光であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項９】
前記第１および第２の撮像手段の少なくとも一方の撮像角度を変化させる撮像角度調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記撮像角度調整手段を有する撮像手段が２次元撮像手段であることを特徴とする請求項９に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１１】
回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第１および第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出手段と、
前記第２の撮像手段の位置を調整する第１の位置調整手段と、
前記第１の位置調整手段により前記第２の撮像手段と連動して移動し、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第３の撮像手段と、
前記第３の撮像手段で検出した光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出手段と、
前記反射光位置算出手段で算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように前記第１の位置調整手段を追従制御させる追従制御手段と、
を備え、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように角度差を調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項１２】
前記第１の撮像手段の位置を調整する第２の位置調整手段をさらに備え、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように前記第１の撮像手段の位置を自動調整することを特徴とする請求項１１に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１３】
前記第３の撮像手段の位置を調整する第３の位置調整手段をさらに備え、前記追従制御手段により前記第１の位置調整手段と該第３の位置調整手段とを連動させて位置調整を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１４】
回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第１および第２の撮像手段と、
前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出手段と、
前記第２の撮像手段の位置を調整する第１の位置調整手段と、
前記第１の位置調整手段により前記第２の撮像手段と連動して移動し、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第３の撮像手段と、
前記第３の撮像手段で検出した光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出手段と、
前記反射光位置算出手段で算出された反射光位置に基づいて将来の反射光位置を予測し、その予測した反射光位置を目標位置として前記第１の位置調整手段により前記第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御手段と、
を備え、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする表面欠陥検査装置。
【請求項１５】
前記追従制御手段は、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように予測時刻を調整することを特徴とする請求項１４に記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１６】
前記被検査物の位置を調整する第４の位置調整手段をさらに備え、該第４の位置調整手段によって前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１７】
前記第１〜３の撮像手段を少なくとも含む撮像系の位置を調整する第５の位置調整手段をさらに備え、該第５の位置調整手段によって前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置。
【請求項１８】
回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１および第２の撮像手段で検出する光検出ステップと、
前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出ステップと、
前記反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御ステップと、
を含み、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項１９】
前記所定の角度差は、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間とに相当する回転角度に等しいであることを特徴とする請求項１８に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２０】
前記反射光位置算出ステップで順次算出される反射光位置の変化状況に基づいて、所定進み時間後の反射光位置を予測する反射光位置予測ステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１８に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２１】
前記反射光位置予測ステップによる進み時間と、前記第１および第２の撮像手段の角度差により得られる進み時間との和が、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間との和に相当することを特徴とする請求項２０に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２２】
前記反射光位置予測ステップによる進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段における画像の明るさのばらつきが最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする請求項２０または２１に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２３】
前記反射光位置予測ステップによる進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段を一定角回転した状態で前記追従制御ステップによる追従制御を行いながら、その反射光分布の変化が最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする請求項２０または２１に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２４】
前記第２の撮像手段が撮像する画像が２次元画像であることを特徴とする請求項２２または２３に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２５】
前記被検査物表面に対して一方向から平行光を照射する照明ステップを含むことを特徴とする請求項１８〜２４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２６】
前記第１および第２の撮像手段の少なくとも一方の撮像角度を変化させる撮像角度調整ステップを含むことを特徴とする請求項１８〜２５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２７】
前記撮像角度調整ステップで撮像角度を調整する撮像手段の撮像する画像が２次元画像であることを特徴とする請求項２６に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項２８】
回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１、第２および第３の撮像手段で検出する光検出ステップと、
前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出ステップと、
前記反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御ステップと、
前記第２の撮像手段と連動して移動する前記第３の撮像手段で検出された光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出ステップと、
を含み、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように角度差を調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項２９】
前記第１の撮像手段の位置を調整する位置調整ステップをさらに含み、前記追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように前記第１の撮像手段の位置を自動調整することを特徴とする請求項２８に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項３０】
回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１、第２および第３の撮像手段で検出する光検出ステップと、
前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出ステップと、
前記反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に基づいて将来の反射光位置を予測し、その予測した反射光位置を目標位置として前記第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御ステップと、
前記第２の撮像手段と連動して移動する前記第３の撮像手段で検出された光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出ステップと、
を含み、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置され、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする表面欠陥検査方法。
【請求項３１】
前記追従制御ステップは、前記追従偏差算出ステップにより算出された追従偏差が小さくなるように予測時刻を調整することを特徴とする請求項３０に記載の表面欠陥検査方法。
【請求項３２】
前記被検査物の位置を調整する被検査物位置調整ステップをさらに含み、前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【請求項３３】
前記第１〜３の撮像手段を少なくとも含む撮像系の位置を調整する撮像系位置調整ステップをさらに含み、前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法。
【請求項３４】
請求項１８〜３３のいずれか一つに記載された方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出して被検査物の表面形状や表面欠陥の検査を行う表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、被検査物表面の表面形状や表面欠陥を検査するため、一様な照明手段からの投射光を被検査物表面に照射し、その正反射光や拡散反射光からなる反射光分布が得られる画像を用いて、物体表面の傷や凹凸および汚れ等を検出もしくは検査することが一般的に行われている。
【０００３】
特に、ロール紙やシート等の平面状に広がる物体や円筒状の物体においては、撮像素子としてラインセンサを用いて、物体の相対的な移動や回転によって副走査を行い、表面画像を得るのは一般的である。
【０００４】
例えば、図３０は、従来の表面層欠陥検出装置の構成を説明する斜視図である。図３０に示す表面層欠陥検出装置は、被検査体（感光体ドラム）１００、蛍光灯１０１、スリット１０２、光照射装置Ｋ、ラインセンサＳ、ラインセンサ指示装置Ｕなどを備え、帯状光（スリット光）あるいはラインセンサＳの長手方向（多数の受光素子が列設された方向）をＸとし、ラインセンサＳの光軸方向（副走査方向）をＹとし、被検査体１００の表面とラインセンサＳとの相対的移動方向をＺとしている。
【０００５】
この図３０の表面層欠陥検出装置は、複写機内部の部品である感光体ドラムや帯電ローラのような円筒状の物体を被検査体１００とし、蛍光灯１０１からライン状の光を被検査体１００に照射すると共に、その被検査体１００を回転させながら被検査体１００より反射されるライン状の光をラインセンサＳで検出し、その検出画像を画像処理することで欠陥検出を行っている（特許文献１参照）。
【０００６】
このような検出手段を用いた場合、表面の凹凸を検出するためには、反射光分布が正反射光により近い位置で画像を取得することが望ましい。これは正反射光に近いほど出力変化の勾配が大きくなることで、表面の凹凸による光量の変化が大きくなるためで、より微小に緩やかに変化する凹凸に対しても敏感に反応することができる（特許文献２参照）。この正反射光部分は輝線（Emission Line もしくは Reflection Line）とも呼ばれる。
【０００７】
また、自重で変形するような剛性の低いワークに対して、ワーク形状計測手段により形状を測定し、被検査面位置とその面情報から照明手段の照射角度および高さ位置が一定になるように制御することで、曲面形状に対応した表面の欠陥を検出する表面欠陥検査方法があった（特許文献３参照）。
【０００８】
さらに、感光体ドラムの製造ラインでは、直径や生産タクトの異なる数種類の感光体ドラムを一つの製造ラインで混合生産する場合がある。このように、感光体ドラムの種類が変われば、検査条件も当然異なってくる。例えば、感光体ドラムの直径が異なると、撮像系と被検査物であるドラムとの位置を調整し直す作業が必要となるため、被検査物支持ローラを被検査物の径に合わせて交換することで、数種類の径の被検査物を検査できるようにした表面層欠陥検出装置があった（特許文献４参照）。
【０００９】
さらに、図３１は、輝線追従制御を用いた表面欠陥検出装置の構成説明図である。図３１に示す表面欠陥検出装置は、ライン光源１１０、感光体ドラム１１１、輝線１１１ａ、ハーフミラー１１２、エリアセンサ１１３、ラインセンサ１１４、移動ステージ１１５、追従制御システム１１６、および検査システム１１７などを備えている。この装置を用いて輝線１１１ａの追従制御を実現するため、ハーフミラー１１２により分割した反射光をエリアセンサ１１３で撮像して輝線１１１ａの位置を計測し、追従制御システム１１６がその変動に応じて移動ステージ１１５を移動させ、検査用のラインセンサ１１４を輝線垂直方向（図３１中のＹ方向）に位置制御していた（非特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開平５―１０７１９７号公報，図１
【特許文献２】特開平９−３２５１２０号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４１４７号公報
【特許文献４】特許第３１４４１８５号公報
【非特許文献１】日本機械学会主催 ロボティクス・メカトロニクス講演会'03(ROBOMEC2003) 講演論文集「輝線追従制御を用いた高感度外観検査技術」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の表面欠陥検出装置にあっては、上記特許文献１あるいは２の場合、被検査物の形状の歪みや、回転のムラや振動によって反射光の受光位置とラインセンサの相対位置が変動することで、センサに入力する光量の変化として検出され、この変化を表面凹凸として誤って検出してしまうことから、ラインセンサを適当な位置まで離してより感度を下げざるを得ないという問題があった。
【００１２】
また、近年のレーザプリンタなどが高画質・高密度化するのに伴って、微小化する欠陥（例えば、φ０．５ｍｍで高さ５μｍ程度に緩やかに変化する凹凸欠陥）については、これまでの従来方式では安定して検出できなくなってきているという問題があった。
【００１３】
さらに、複写機等のリサイクルに伴う感光体や定着ローラ等の部品を再利用する場合には、回収した部品の機能や形状等を適正に評価する必要があるが、リサイクル部品には製造時に発生しない微妙な磨耗やこすれ傷等が存在するため、これまで以上に高精度に部品の表面形状を測定する必要があった。
【００１４】
そこで、非特許文献１では、直接反射光に近い高感度な位置で検査用のラインセンサ１１４を追従制御させることにより、従来の表面欠陥検出装置で問題となっていた検査物の形状の歪み、回転ムラ、あるいは振動による反射光の受光位置とラインセンサの相対位置が変動することによるセンサ入力光量の変化が抑えられて、従来ノイズに埋もれていた微小な画像変化を検出することが可能になった。
【００１５】
しかしながら、非特許文献１のような輝線追従制御を行うと、撮像や画像処理を行うことによる時間遅れ、およびサーボ系の動作遅れ等の影響によって追従偏差が発生してしまい、これにより追従精度が低下して、欠陥検出感度を十分に上げられないという問題があった。
【００１６】
そこで、被検査物の回転に伴う反射光分布の変化は回転角によりほぼ一定となることから、１回転目に輝線変化を検出し、その変化量を用いて２回転目に追従動作を行う制御方法も考えられる。しかし、この反射光分布の変化パターンは、把持時の接触状態に依存するため、毎回異なる特性となることから毎回測定する必要があり、毎回余分に回転させるとそれだけ検出時間が長くなるという問題があった。特に、大径被検査物を測定する場合については、１回の回転時間自体が長い上、さらに余分な回転が加わると検査時間が大幅に長くなってしまうという問題があった。
【００１７】
また、非特許文献１では、高速度カメラを用いて１００Ｈｚの撮像周期で輝線を検出することで、画像処理の遅れによる偏差を±２５μｍに抑えているが、一般的なＮＴＳＣ方式のカメラを使う場合と比べると高価となり、今後さらに検出感度を高くしていくためには、より高速なカメラや高性能な画像処理装置が必要となり、高価格化せざるを得ないという問題があった。
【００１８】
さらに、非特許文献１では、図３１に示すように、検査用のラインセンサ１１４と反射光分布測定用のエリアセンサ１１３との間で視野を一致させるためにハーフミラー１１２を用いているが、両センサへ光を確実に導くためには、これまで以上に被検査物に強い光を投射しなくてはならず、感光体ドラムなどの光疲労によるダメージが心配になる上、ハーフミラー１１２にゴミや埃が付着すると検査画像にノイズが出てしまうという問題があった。
【００１９】
これらをまとめると、近年の複写機の高画質化に伴って、感光体ドラムなどの表面の微小な凹凸欠陥に対する検出性能を向上させるため、従来のラインセンサによる表面画像検査機に対して、輝線追従制御技術を適用して、反射光の変化に対して高感度な状態を維持し、高精度な欠陥検出を行う装置を開発する必要があったが、（１）追従遅れによる性能向上の限界、（２）ハーフミラーに付着する埃、ゴミによる画像ノイズ、（３）ハーフミラーによる光量分割分を補うための投射光量の増加等の３つの課題が生じている。
【００２０】
そこで、上記（１）の課題は、画像入力および処理にかかる時間を含めると、実際に輝線情報を得るために画像取り込み時間＋転送時間が必要となることから、２フレームの遅れが生じ、さらに画像処理にかかる時間や追従動作の遅れもありさらに遅れによる偏差が大きくなる。１００μｍ振幅／秒の回転振れに対して２フレーム遅れた時の偏差をシミュレートし、その絶対値の最大値を示したのが図３２である。通常のビデオレートである３０Ｈｚのカメラでは、画像入力遅れによる偏差のみで１０μｍ程度の偏差が残ってしまうため、上記非特許文献１では、１００Ｈｚの高速度カメラを用いて処理を行うことで、偏差を３μｍ程度にまで抑えたが、実際には回転振れに高周波成分が含まれているため、実際に発生する偏差は前記シミュレーションより大きくなる。
【００２１】
また、上記（２），（３）の課題については、検査用ラインセンサと光量分布測定用エリアカメラに入射する反射光が同じ分布になることを保証するため、ハーフミラーを用いたことで発生した問題である。勿論、ハーフミラーを無くせば問題は解決するが、２台の撮像系の分布が異なってくると、輝線追従制御が行えなくなるという問題があった。
【００２２】
また、上記特許文献４では、感光体ドラムの種類に応じて撮像系と被検査物であるドラムとの位置を調整するため、被検査物の種類分のローラが必要となり、それらを手作業で交換しなければならないことから調整に時間がかかる上、ドラムの直径の変化しか対応できないという問題があった。
【００２３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで、これまでと同等以上の被検査物表面の欠陥検出能力を備え、検査速度を高速化することができる表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第１および第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出手段と、前記第２の撮像手段の位置を調整する位置調整手段と、前記反射光位置算出手段で算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように前記位置調整手段を追従制御させる追従制御手段と、を備え、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の表面欠陥検査装置において、前記所定の角度差は、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間とに相当する回転角度に等しいことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１に記載の表面欠陥検査装置において、前記反射光位置算出手段により順次得られる反射光位置の変化状況に基づいて、所定進み時間後の反射光位置を予測する反射光位置予測手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の表面欠陥検査装置において、前記反射光位置予測手段による進み時間と、前記第１および第２の撮像手段の角度差により得られる進み時間との和が、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間との和に相当することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項５にかかる発明は、請求項３または４に記載の表面欠陥検査装置において、前記反射光位置予測手段の進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段における画像の明るさのばらつきが最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする。
【００２９】
また、請求項６にかかる発明は、請求項３または４に記載の表面欠陥検査装置において、前記反射光位置予測手段の進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段を一定角回転した状態で前記追従制御手段による追従制御を行いながら、その反射光分布の変化が最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする。
【００３０】
また、請求項７にかかる発明は、請求項５または６に記載の表面欠陥検査装置において、前記第２の撮像手段が２次元撮像手段であることを特徴とする。
【００３１】
また、請求項８にかかる発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置において、前記被検査物表面に対して一方向から照射する照明手段を備え、該照明手段からの照明光が前記被検査物に対して平行光であることを特徴とする。
【００３２】
また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置において、前記第１および第２の撮像手段の少なくとも一方の撮像角度を変化させる撮像角度調整手段を備えたことを特徴とする。
【００３３】
また、請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載の表面欠陥検査装置において、前記撮像角度調整手段を有する撮像手段が２次元撮像手段であることを特徴とする。
【００３４】
また、請求項１１にかかる発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第１および第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出手段と、前記第２の撮像手段の位置を調整する第１の位置調整手段と、前記第１の位置調整手段により前記第２の撮像手段と連動して移動し、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第３の撮像手段と、前記第３の撮像手段で検出した光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出手段と、前記反射光位置算出手段で算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように前記第１の位置調整手段を追従制御させる追従制御手段と、を備え、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように角度差を調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする。
【００３５】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１１に記載の表面欠陥検査装置において、前記第１の撮像手段の位置を調整する第２の位置調整手段をさらに備え、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように前記第１の撮像手段の位置を自動調整することを特徴とする。
【００３６】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１１または１２に記載の表面欠陥検査装置において、前記第３の撮像手段の位置を調整する第３の位置調整手段をさらに備え、前記追従制御手段により前記第１の位置調整手段と該第３の位置調整手段とを連動させて位置調整を行うことを特徴とする。
【００３７】
また、請求項１４にかかる発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第１および第２の撮像手段と、前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出手段と、前記第２の撮像手段の位置を調整する第１の位置調整手段と、前記第１の位置調整手段により前記第２の撮像手段と連動して移動し、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第３の撮像手段と、前記第３の撮像手段で検出した光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出手段と、前記反射光位置算出手段で算出された反射光位置に基づいて将来の反射光位置を予測し、その予測した反射光位置を目標位置として前記第１の位置調整手段により前記第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御手段と、を備え、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする。
【００３８】
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１４に記載の表面欠陥検査装置において、前記追従制御手段は、前記追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように予測時刻を調整することを特徴とする。
【００３９】
また、請求項１６にかかる発明は、請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置において、前記被検査物の位置を調整する第４の位置調整手段をさらに備え、該第４の位置調整手段によって前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする。
【００４０】
また、請求項１７にかかる発明は、請求項１１〜１５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査装置において、前記第１〜３の撮像手段を少なくとも含む撮像系の位置を調整する第５の位置調整手段をさらに備え、該第５の位置調整手段によって前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする。
【００４１】
また、請求項１８にかかる発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１および第２の撮像手段で検出する光検出ステップと、前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出ステップと、前記反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御ステップと、を含み、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする。
【００４２】
また、請求項１９にかかる発明は、請求項１８に記載の表面欠陥検査方法において、前記所定の角度差は、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間とに相当する回転角度に等しいことを特徴とする。
【００４３】
また、請求項２０にかかる発明は、請求項１８に記載の表面欠陥検査方法において、前記反射光位置算出ステップで順次算出される反射光位置の変化状況に基づいて、所定進み時間後の反射光位置を予測する反射光位置予測ステップをさらに含んでいることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項２１にかかる発明は、請求項２０に記載の表面欠陥検査方法において、前記反射光位置予測ステップによる進み時間と、前記第１および第２の撮像手段の角度差により得られる進み時間との和が、前記第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間との和に相当することを特徴とする。
【００４５】
また、請求項２２にかかる発明は、請求項２０または２１に記載の表面欠陥検査方法において、前記反射光位置予測ステップによる進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段における画像の明るさのばらつきが最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする。
【００４６】
また、請求項２３にかかる発明は、請求項２０または２１に記載の表面欠陥検査方法において、前記反射光位置予測ステップによる進み時間を変化させ、前記第２の撮像手段を一定角回転した状態で前記追従制御ステップによる追従制御を行いながら、その反射光分布の変化が最も小さくなるように進み時間を調整することを特徴とする。
【００４７】
また、請求項２４にかかる発明は、請求項２２または２３に記載の表面欠陥検査方法において、前記第２の撮像手段が撮像する画像が２次元画像であることを特徴とする。
【００４８】
また、請求項２５にかかる発明は、請求項１８〜２４のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法において、前記被検査物表面に対して一方向から平行光を照射する照明ステップを含むことを特徴とする。
【００４９】
また、請求項２６にかかる発明は、請求項１８〜２５のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法において、前記第１および第２の撮像手段の少なくとも一方の撮像角度を変化させる撮像角度調整ステップを含むことを特徴とする。
【００５０】
また、請求項２７にかかる発明は、請求項２６に記載の表面欠陥検査方法において、前記撮像角度調整ステップで撮像角度を調整する撮像手段の撮像する画像が２次元画像であることを特徴とする。
【００５１】
また、請求項２８にかかる発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１、第２および第３の撮像手段で検出する光検出ステップと、前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出ステップと、前記反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に対して前記第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御ステップと、前記第２の撮像手段と連動して移動する前記第３の撮像手段で検出された光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出ステップと、を含み、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように角度差を調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする。
【００５２】
また、請求項２９にかかる発明は、請求項２８に記載の表面欠陥検査方法において、前記第１の撮像手段の位置を調整する位置調整ステップをさらに含み、前記追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように前記第１の撮像手段の位置を自動調整することを特徴とする。
【００５３】
また、請求項３０にかかる発明は、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１、第２および第３の撮像手段で検出する光検出ステップと、前記第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出する反射光位置算出ステップと、前記反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に基づいて将来の反射光位置を予測し、その予測した反射光位置を目標位置として前記第２の撮像手段の位置を追従制御させる追従制御ステップと、前記第２の撮像手段と連動して移動する前記第３の撮像手段で検出された光の反射光分布から追従偏差を算出する追従偏差算出ステップと、を含み、前記第２の撮像手段は、前記第１の撮像手段に対して前記被検査物の回転下流方向に配置され、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、前記追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように調整し、該第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うことを特徴とする。
【００５４】
また、請求項３１にかかる発明は、請求項３０に記載の表面欠陥検査方法において、前記追従制御ステップは、前記追従偏差算出ステップにより算出された追従偏差が小さくなるように予測時刻を調整することを特徴とする。
【００５５】
また、請求項３２にかかる発明は、請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法において、前記被検査物の位置を調整する被検査物位置調整ステップをさらに含み、前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする。
【００５６】
また、請求項３３にかかる発明は、請求項２８〜３１のいずれか一つに記載の表面欠陥検査方法において、前記第１〜３の撮像手段を少なくとも含む撮像系の位置を調整する撮像系位置調整ステップをさらに含み、前記被検査物表面から前記第２の撮像手段までの距離を調整することを特徴とする。
【００５７】
また、請求項３４にかかる発明は、請求項１８〜３３のいずれか一つに記載された方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００５８】
請求項１にかかる表面欠陥検査装置は、第１および第２の撮像手段により回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出し、反射光位置算出手段により第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出し、位置調整手段により第２の撮像手段の位置を調整し、追従制御手段により反射光位置算出手段で算出された反射光位置に対して第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように位置調整手段を追従制御させ、第２の撮像手段が第１の撮像手段に対して被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うようにする。このため、高速度カメラや高性能な画像処理装置を使わなくても追従偏差を小さくできることから、検査装置を低コスト化すると共に、高精度な検査が可能となる。これにより、リサイクル部品などの微小な磨耗や傷も検出可能となる。また、ハーフミラーを使用しないので、被検査物に照射する光量を小さくして光疲労による劣化を軽減し、省エネルギー化が図れると共に、ゴミや埃が付着することによるノイズの発生も防止できる。
【００５９】
請求項２にかかる表面欠陥検査装置は、所定の角度差が第１の撮像手段による光の検出処理時間と追従制御手段に伴う追従遅れ時間とに相当する回転角度に等しくなるようにしたため、追従遅れ時間と撮像位置による位相先行分を相殺して追従偏差を小さくすることができる。
【００６０】
請求項３にかかる表面欠陥検査装置は、反射光位置算出手段により順次得られる反射光位置の変化状況に基づいて、反射光位置予測手段が所定進み時間後の反射光位置を予測するようにしたため、追従偏差を小さくすることができる。
【００６１】
請求項４にかかる表面欠陥検査装置は、反射光位置予測手段による進み時間と第１および第２の撮像手段の角度差により得られる進み時間との和が、第１の撮像手段による光の検出処理時間と追従制御手段に伴う追従遅れ時間との和に相当するようにしたため、反射光位置の予測と撮像手段の観察角の差とを組み合わせることで、装置の大型化や被検査物の形状による誤差を低減することができ、追従制御性能をより向上させることができる。      
【００６２】
請求項５にかかる表面欠陥検査装置は、反射光位置予測手段の進み時間を変化させて、第２の撮像手段における画像の明るさのばらつきが最も小さくなるように進み時間を調整するようにしたため、予測進み時間の補正を最適化することができる。
【００６３】
請求項６にかかる表面欠陥検査装置は、反射光位置予測手段の進み時間を変化させ、第２の撮像手段を一定角回転した状態で前記追従制御手段による追従制御を行いながら、その反射光分布の変化が最も小さくなるように進み時間を調整するようにしたため、予測進み時間の補正を最適化することができる。
【００６４】
請求項７にかかる表面欠陥検査装置は、第２の撮像手段が２次元撮像手段としたため、予測進み時間の補正を最適化することができる。
【００６５】
請求項８にかかる表面欠陥検査装置は、被検査物表面に対して一方向から照射する照明手段からの照明光が被検査物に対して平行光となるようにしたため、偏心量の変化を無くして追従精度を向上させることができる。
【００６６】
請求項９にかかる表面欠陥検査装置は、第１および第２の撮像手段の少なくとも一方の撮像角度を変化させる撮像角度調整手段を備えたため、追従偏差を最小化することができる。
【００６７】
請求項１０にかかる表面欠陥検査装置は、撮像角度調整手段を有する撮像手段が２次元撮像手段としたため、追従偏差を最小化できると共に、追従性能を評価することができる。
【００６８】
請求項１１にかかる表面欠陥検査装置は、第１および第２の撮像手段により回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出し、反射光位置算出手段により第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出し、第１の位置調整手段により第２の撮像手段の位置を調整すると共に、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第３の撮像手段を連動して移動させ、該第３の撮像手段で検出した光の反射光分布から追従偏差算出手段により追従偏差を算出し、反射光位置算出手段で算出された反射光位置に対して追従制御手段により第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第１の位置調整手段を追従制御させ、第２の撮像手段が第１の撮像手段に対して被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように角度差を調整して、第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うようにする。このため、上記効果に加えて、追従偏差を常時算出することができるので、評価を行うための撮像系の入れ替え作業がなくなって調整が容易となり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００６９】
請求項１２にかかる表面欠陥検査装置は、第１の撮像手段の位置を調整する第２の位置調整手段をさらに備え、追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように第１の撮像手段の位置を自動調整するようにしたため、検査条件や検査対象が変わったとしても、リアルタイムで算出される追従偏差が小さくなるように自動調整され、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００７０】
請求項１３にかかる表面欠陥検査装置は、第３の位置調整手段により第３の撮像手段の位置を調整し、追従制御手段により第１の位置調整手段と該第３の位置調整手段とを連動させて位置調整を行うようにしたため、第２の撮像手段と第３の撮像手段とは必ずしも同じ位置調整手段を使って位置調整を行う必要はなく、連動して移動可能なものであれば正確な追従偏差を求めることが可能であり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００７１】
請求項１４にかかる表面欠陥検査装置は、第１および第２の撮像手段により回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出し、反射光位置算出手段により第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出し、第１の位置調整手段により第２の撮像手段の位置を調整すると共に、回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を検出する第３の撮像手段を連動して移動させ、該第３の撮像手段で検出した光の反射光分布から追従偏差算出手段により追従偏差を算出し、反射光位置算出手段で算出された反射光位置に基づいて追従制御手段により将来の反射光位置を予測し、その予測した反射光位置を目標位置として第１の位置調整手段により第２の撮像手段の位置を追従制御させ、第２の撮像手段が第１の撮像手段に対して被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように調整し、第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うようにする。このため、上記効果に加えて、リアルタイムで追従偏差を算出し、その追従偏差が小さくなるように調整することにより、検査条件や検査対象が変わったとしても、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００７２】
請求項１５にかかる表面欠陥検査装置は、追従偏差算出手段により算出した追従偏差が小さくなるように、追従制御手段によって予測時刻を調整するようにしたため、検査条件や検査対象が変わったとしても、リアルタイムで算出される追従偏差が小さくなるように自動調整することで、調整作業にかかる時間を大幅に減らすことができ、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００７３】
請求項１６にかかる表面欠陥検査装置は、第４の位置調整手段により被検査物の位置を調整することで、被検査物表面から第２の撮像手段までの距離を調整するようにしたため、多様な径の被検査物にも対応可能となり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００７４】
請求項１７にかかる表面欠陥検査装置は、第５の位置調整手段により第１〜３の撮像手段を少なくとも含む撮像系の位置を調整することで、被検査物表面から第２の撮像手段までの距離を調整するようにしたため、多様な径の被検査物にも対応可能となり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００７５】
請求項１８にかかる表面欠陥検査方法は、光検出ステップにより回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１および第２の撮像手段で検出し、反射光位置算出ステップにより第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出し、追従制御ステップにより反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に対して第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２の撮像手段の位置を追従制御させ、第２の撮像手段を第１の撮像手段に対して被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設けて、その第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うようにする。このため、高速度カメラや高性能な画像処理装置を使わなくても追従偏差を小さくできることから、検査装置を低コスト化すると共に、高精度な検査が可能となる。これにより、リサイクル部品などの微小な磨耗や傷も検出可能となる。また、ハーフミラーを使用しないので、被検査物に照射する光量を小さくして光疲労による劣化を軽減し、省エネルギー化が図れると共に、ゴミや埃が付着することによるノイズの発生も防止できる。
【００７６】
請求項１９にかかる表面欠陥検査方法は、所定の角度差を第１の撮像手段による光の検出処理時間と前記追従制御手段に伴う追従遅れ時間とに相当する回転角度に等しくなるようにしたため、追従遅れ時間と撮像位置による位相先行分を相殺して追従偏差を小さくすることができる。
【００７７】
請求項２０にかかる表面欠陥検査方法は、反射光位置算出ステップで順次算出される反射光位置の変化状況に基づいて、反射光位置予測ステップにより所定進み時間後の反射光位置を予測するようにしたため、追従偏差を小さくすることができる。
【００７８】
請求項２１にかかる表面欠陥検査方法は、反射光位置予測ステップによる進み時間と、第１および第２の撮像手段の角度差により得られる進み時間との和が、第１の撮像手段による光の検出処理時間と追従制御手段に伴う追従遅れ時間との和に相当するようにしたため、反射光位置の予測と撮像手段の観察角の差とを組み合わせることで、装置の大型化や被検査物の形状による誤差を低減することができ、追従制御性能をより向上させることができる。
【００７９】
請求項２２にかかる表面欠陥検査方法は、反射光位置予測ステップによる進み時間を変化させ、第２の撮像手段における画像の明るさのばらつきが最も小さくなるように進み時間を調整するようにしたため、予測進み時間の補正を最適化することができる。
【００８０】
請求項２３にかかる表面欠陥検査方法は、反射光位置予測ステップによる進み時間を変化させ、第２の撮像手段を一定角回転した状態で追従制御ステップによる追従制御を行いながら、その反射光分布の変化が最も小さくなるように進み時間を調整するようにしたため、予測進み時間の補正を最適化することができる。
【００８１】
請求項２４にかかる表面欠陥検査方法は、第２の撮像手段が撮像する画像が２次元画像としたため、予測進み時間の補正を最適化することができる。
【００８２】
請求項２５にかかる表面欠陥検査方法は、照明ステップにより被検査物表面に対して一方向から平行光を照射するようにしたため、偏心量の変化を無くして追従精度を向上させることができる。
【００８３】
請求項２６にかかる表面欠陥検査方法は、撮像角度調整ステップにより第１および第２の撮像手段の少なくとも一方の撮像角度を変化させるようにしたため、追従偏差を最小化することができる。
【００８４】
請求項２７にかかる表面欠陥検査方法は、撮像角度調整ステップで撮像角度を調整する撮像手段の撮像する画像を２次元画像としたため、追従偏差を最小化できると共に、追従性能を評価することができる。
【００８５】
請求項２８にかかる表面欠陥検査方法は、光検出ステップにより回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１および第２の撮像手段で検出し、反射光位置算出ステップにより第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出し、追従制御ステップにより反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に対して第２の撮像手段の視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２の撮像手段の位置を追従制御させ、追従偏差算出ステップにより第２の撮像手段と連動して移動する前記第３の撮像手段で検出された光の反射光分布から追従偏差を算出し、第２の撮像手段を第１の撮像手段に対して被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように角度差を調整し、第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うようにする。このため、上記効果に加えて、追従偏差を常時算出することができるので、評価を行うための撮像系の入れ替え作業がなくなって調整が容易となり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００８６】
請求項２９にかかる表面欠陥検査方法は、第１の撮像手段の位置を調整する位置調整ステップをさらに含み、追従偏差算出ステップにより算出された追従偏差が小さくなるように第１の撮像手段の位置を自動調整するようにしたため、検査条件や検査対象が変わったとしても、リアルタイムで算出される追従偏差が小さくなるように自動調整され、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００８７】
請求項３０にかかる表面欠陥検査方法は、光検出ステップにより回転する被検査物表面からの反射光あるいは拡散光を第１、第２および第３の撮像手段で検出し、反射光位置算出ステップにより第１の撮像手段で検出した光の反射光分布から反射光位置を算出し、追従制御ステップにより反射光位置算出ステップで算出された反射光位置に基づいて将来の反射光位置を予測し、追従偏差算出ステップにより予測した反射光位置を目標位置として第２の撮像手段の位置を追従制御させ、追従偏差算出ステップにより第２の撮像手段と連動して移動する第３の撮像手段で検出された光の反射光分布から追従偏差を算出し、第２の撮像手段を第１の撮像手段に対して被検査物の回転下流方向に配置し、第１の撮像手段と第２の撮像手段との間に所定の角度差を設け、追従偏差算出ステップで算出された追従偏差が小さくなるように調整し、その第２の撮像手段によって被検査物表面の欠陥検査を行うようにする。このため、上記効果に加えて、リアルタイムで追従偏差を算出し、その追従偏差が小さくなるように調整することにより、検査条件や検査対象が変わったとしても、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００８８】
請求項３１にかかる表面欠陥検査方法は、追従偏差算出ステップにより算出された追従偏差が小さくなるように、追従制御ステップによって予測時刻を調整するようにしたため、検査条件や検査対象が変わったとしても、リアルタイムで算出される追従偏差が小さくなるように予測時刻を自動調整することにより、調整作業にかかる時間を大幅に減らすことができ、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００８９】
請求項３２にかかる表面欠陥検査方法は、被検査物位置調整ステップにより被検査物の位置を調整し、被検査物表面から第２の撮像手段までの距離を調整するようにしたため、多様な径の被検査物にも対応可能となり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００９０】
請求項３３にかかる表面欠陥検査方法は、撮像系位置調整ステップにより第１〜３の撮像手段を少なくとも含む撮像系の位置を調整し、被検査物表面から第２の撮像手段までの距離を調整するようにしたため、多様な径の被検査物にも対応可能となり、常に高精度な表面欠陥検査を行うことができる。
【００９１】
請求項３４にかかるプログラムは、請求項１８〜３３のいずれか一つに記載された方法をコンピュータに実行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９２】
以下に、本発明にかかる表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００９３】
本発明の表面欠陥検査装置における構成の特徴は、所定速度で回転する被検査物からの反射光（あるいは拡散光）を検出するカメラ（撮像手段）を２ヶ所に配置し、第１カメラは反射光分布を検出するための画像を撮像して、反射光位置を算出し、その算出された反射光位置に対して第２カメラの視野における相対的位置関係がほぼ一定となるように第２カメラの位置を追従制御させるものである。この追従制御を行うにあたって、被検査物が所定速度で回転しているため、第１カメラに対して第２カメラを被検査物の回転下流方向に配置し、その第１カメラと第２カメラとの間に所定の角度差を設けることにより、反射光分布の位置変動（位相）をその角度分だけ遅らせることが可能となる。つまり、第１と第２のカメラの角度差は、反射光分布の位置変動（位相）の遅れ時間に相当するため、反射光分布を検出して処理する時間や第２カメラ位置を調整して追従制御するための時間に相当する分だけ第１カメラと第２カメラとの間に角度差を設けることで、第１カメラで直前の被検査物表面の変位状況を検出して、同じ位相で第２カメラを追従制御させることが可能となる。このように、追従制御させた第２カメラを使って被検査物表面の欠陥検査を行うため、例えば被検査物を回転させる回転中心が偏心して、周期的に被検査物表面が変位する場合であっても、常に高精度に欠陥検査が行えるようにした点に本発明の特徴がある。
【００９４】
これに対して、従来の被検査物の表面欠陥検査装置では、検査用のラインセンサの位置が固定されていたり、また、上記非特許文献１の論文中にあるように、被検査物からの反射光の方向は、ワーク副走査時の回転振れ等の位置変動やワーク形状によっても変動するため、凹凸に対する検出感度の高い位置にラインセンサを設置しても、変動による輝度変化に伴うノイズ成分が大きくなるため欠陥を検出することができなかった。そこで、反射位置の変化を観測するために、反射光分布を測定する２次元センサを検査用のラインセンサとは別に設け、反射光分布の位置変動を画像計測して、その結果に応じてラインセンサ視野と輝線位置の相対的位置関係を一定に保つよう追従制御することにより、表面の微小な凹凸も画像として取得できるようになった。この手法は、被検査物表面の微小な凹凸が検出できると共に、基本的に表面の濃淡も画像上の濃淡として取得できるという特徴を持ち、１回の撮像で様々な種類の欠陥検査が行えるという利点を持っている。このような検査技術を輝線追従制御技術と称している。
【００９５】
以下の説明では、説明を容易にするため反射光分布として、輝線部（最も明るくなる正反射光部を指す）を用いて説明を行うことにするが、光学的な相対位置関係を一定にするために測定する反射光分布としては、必ずしもこの輝線に限定する必要はなく、例えば反射光分布の濃度傾き、一定濃度点による方法、あるいはその他様々な方法によって得ることも可能である。
【００９６】
また、以下の各実施例では、表面欠陥検査を行う被検査物として、複写機やレーザプリンタに利用する感光体ドラムを対象としたが、必ずしもこれに限定されず、同じ複写機やレーザプリンタに利用されている定着ドラム、帯電ローラ、缶ジュースといった円筒状の部品や製品であってもよく、さらに、球体や蒲鉾型といった物体のように、表面欠陥検査を行う対象物の断面形状が少なくとも円の一部を構成しているものであれば同様に適用することができる。
【００９７】
図１は、本実施例１にかかる表面欠陥検査装置の概略構成図であり、図２は、図１の被検査物を回転させて２つのカメラ位置における輝線の位置変化を測定した線図である。図１の表面欠陥検査装置１０は、光源１１、感光体ドラムなどの被検査物１２、光量分布測定用に２次元画像が得られるエリアカメラが用いられ、撮像位置が固定された第１の撮像手段としての第１カメラ１３、ここでは１次元画像が得られるラインセンサカメラが用いられ、撮像位置が移動可能な第２の撮像手段としての第２カメラ１４、位置調整手段としての位置調整部１５、反射光位置算出手段としての反射光位置算出部１６、および追従制御手段としての追従制御部１７などを備えている。そして、被検査物１２は、表面欠陥検査を行う際に、矢印Ｄ方向に一定の速度で回転させ、光源１１と２台のカメラ１３，１４を放射状に配置して、その角度差をＥとする。
【００９８】
そして、図１に示すように、被検査物１２の断面平面上で上記各構成部を配置することが効果的であることがわかった。その理由として、実際の表面欠陥検査を行う時の第２カメラ１４は、ラインセンサカメラを用いるが、図２ではそのラインセンサカメラに代えて光量分布測定用の第１カメラ１３と同じエリアカメラを配置し、被検査物１２を回転した時の第１カメラ１３と第２カメラ１４のそれぞれの位置での輝線の位置変化を測定すると図２の線図のようになった。すなわち、第１カメラ１３の波形に対して、被検査物１２の回転下流方向に設けられた第２カメラ１４もほぼ同じ波形となり、位相遅れが生じていることがわかる。この第１カメラ１３と第２カメラ１４の相関係数を求めると、０．９９７を越えており、非常に相関の高いことが分かった。これは被検査物である被検査物１２の断面形状が真円に近いため、観測位置による誤差の影響が小さくなっているためと考えられる。
【００９９】
このように、被検査物１２の回転下流方向に第２カメラ１４の検査用ラインセンサを設けたことにより、従来と同等以上の偏差が確保できるようになったことから、上記非特許文献１においてハーフミラーを配置したことによる悪影響を排除することができ、第２カメラ１４の位置を精度良く追従制御することにより、被検査物１２表面の凹凸の欠陥検出精度を向上させられることがわかった。例えば、２台のカメラ１３，１４がなす角度を１０°と１５°にした時の位相差は、それぞれ約９．４°と１４．２°となり、角度にほぼ比例することがわかった。
【０１００】
なお、本実施例１において、図１に示す２台のカメラ１３，１４を所定の角度差（Ｅ）を設けて実際に配置する場合は、検査用のラインセンサからなる第２カメラ１４の角度を先に決めることが望ましい。それは、光源１１からの光が被検査物１２に入射し（入射角）、その表面で反射される角度（反射角）が決まってくるためで、最も効率良く受光できる位置に第２カメラ１４を配置する必要があるからである。このようにして決まった第２カメラ１４の位置から所定の角度だけずらした位置（図１では被検査物１２の回転方向Ｄに対して上流側にずらした位置）に第１カメラ１３を固定配置するようにする。もちろん、配置順序はこれに限定されず、第１カメラ１３と第２カメラ１４との角度差（Ｅ）を決めた後に、光源１１を適正な位置に移動させても勿論良い。この発明の特徴は、第１カメラ１３と第２カメラ１４との間に所定の角度差（Ｅ）を設けたことにある。
【０１０１】
上記現象を、幾何学的に詳しく考察すると以下のようになる。図３は、図１の光学系の構成図から被検査物断面における幾何学的な正反射モデルを作成した図であり、図４は、図３における被検査物中心の偏心量Ｒｅを変えた時の偏心角ψとＸ軸に対して被検査物中心から反射点までの角度θとの関係を示す線図であり、図５は、図３における点Ｐと原点Ｏとの間の距離ｂをカメラ視点での長さｄに変換する説明図であり、図６は、一定の偏心半径Ｒｅにおけるカメラ視点での長さｄの第１項（d1）と第２項（d2）の検出輝線変動状態を示す線図である。なお、ここでは、被検査物の断面形状を真円とし、偏心に関しては、偏心中心から一定径Ｒｅの円上を被検査物中心が移動するものとする。また、カメラ１３，１４に入る光はレンズ仰角方向とし、光源１１はここでは点光源として光は放射状に出ているものと仮定する。
【０１０２】
この時、図３に示すように、各角の関係は以下のようになる。
α＝θ＋φ‥‥（１）
β＝θ−φ‥‥（２）
（１）＋（２）より
α＋β＝２θ‥‥（３）
（１）−（２）より
α−β＝２φ‥‥（４）
ただし、αは、Ｘ軸に対する光源から反射点Ａの角度であり、βは、Ｘ軸に対するカメラ観察方向の角度であり、θは、Ｘ軸に対する被検査物中心から反射点Ａの角度とし、φは、反射点Ａに対する入出射角とする。
また、反射点Ａ、光源１１、カメラのそれぞれの位置関係は、（５）式のようになり
tan(α)  =  (y1-y0)/(x1-x0)‥‥（５）
偏心回転時の被検査物中心位置は、（６）式のようになる。
(Rx,Ry) = (Re*cos(ψ), Re*sin(ψ))‥‥ （６）
ただし、ψは、偏心角（0〜2π）であり、Reは、偏心半径とする。
【０１０３】
続いて、被検査物円周上の点が反射点Ａであり、Rを被検査物の半径とすると、
(x0,y0) = (R*cos(θ)+Rx, R*sin(θ)+Ry)‥‥（７）
（３）式より、tan(α) = tan(2θ-β)となり、
また、（５）式を用いてこれを変形すると、
(y1-y0)/(x1-x0) = tan(2θ-β)となる。
（６）式と（７）式から、
(y1- (R*sin(θ)+ Re*sin(ψ))/(x1-( R*cos(θ)+ Re*cos(ψ)) = tan(2θ-β)
‥‥（８）
ここで、βは固定であるので、ψを0〜2πまで変更したときに上記方程式が成り立つようなθを求めることができる。
β=-15°, R=15において、偏心量Re=0.05mmψと、Re=1.5mmでのψとθとの関係を示
したのが図４である。
【０１０４】
次に、カメラ上での反射点の移動量は、カメラ観察方向により決定されることを説明する。まず、反射点Ａを通りカメラ観察方向の傾きを持つ直線は、
y-y0 = tan(β)*(x-x0)‥‥（９）
となり、その（９）式のy切片(0,b)は、
b=y0-x0*tan(β)‥‥（１０）
となる。図５より、bをカメラ視点での長さdに変換すると、
d=b*cos(β)=y0*cos(β)-x0*sin(β)‥‥（１１）
となり、（６）→（７）→（１１）と代入すると、
d=[ R*sin(θ)+ Re*sin(ψ) ]*cos(β)-[ R*cos(θ)+ Re*cos(ψ) ]* sin(β)
=R*[ sin(θ)*cos(β) - cos(θ)*sin(β)] + Re*[ sin(ψ)*cos(β) - cos(ψ)*sin(β)]
=R*sin(θ-β) + Re*sin(ψ-β)‥‥（１２）
となる。β=15, Re = 0.05での（１２）式の右辺の２項のそれぞれの変化（順にd1,d2
とする）を示したのが図６である。なお、平均値が異なるため、平均値を０に補正して表示してある。図６より偏差としては、第２項（d2）の影響が大きいことがわかる。
【０１０５】
また、次の検討からも上記第２項の影響が大きいことが確認できる。
[第１項(d1)] Re = 0.05では、Δθ<0.02°程度。sinの微分値の最大値が１なので、
R=15では、（変化幅）＜ 15*0.02π/180 = 0.0052
[第２項(d2)] ψが0〜2πなので、変化幅はRe。 第１項の仮定から Re = 0.05
また、前述のようにθの変動量は、偏心量とほぼ比例するので、上記の各項間の関係は変わらない。故に、d2>>d1 が成立し、第２項が変化の主要因となることがわかる。
【０１０６】
以上説明したように、被検査物が１回転するときにカメラに観察される輝線移動の位相は、第２項、すなわち、βによって決定され、輝線の変位は観察方向に依存しないことが分かる。
【０１０７】
また、これを本実施例１のように、異なる２方向から観察したカメラに適用すると、図３の時計回りに回転 （ψ単調減少）するときは、βが大きいほど位相が進み、反時計回
りに回転 （ψ単調増加）するときは、βが小さいほど位相が進むことになる。
【０１０８】
このように、光源１１に対して２台のカメラ１３，１４を放射状に置いた場合は、被検査物の回転時における偏心量が被検査物の径より十分に小さく、被検査物断面が真円となる場合には、観察角にほぼ比例した位相差を持つことがわかった。
【０１０９】
このことは、画像入力、画像転送、画像処理等による処理時間遅れと、輝線検出の安定化のために入れられるローパスフィルタ等の特性、ステージの特性等から得られる遅れ時間に相当する角度分を２台のカメラ１３，１４のなす角度Ｅでつけることにより、追従遅れ分を補正することが可能となる。例えば、遅れ時間が0.03秒で、１回転／秒、偏心周波数１Ｈｚの時に、0.03/1x360 = 10.8 °に設定すれば良いことになる。
【０１１０】
図７は、本実施例１の表面欠陥検査装置の処理動作の流れを説明する図である。図７に示す第１カメラ１３、反射光位置算出部１６、追従制御部１７、および位置調整部１５の各構成部は、図１と対応しているため、構成説明を省略する。まず、被検査物１２における反射光分布画像を取得するため、第１カメラ１３にて撮像された２次元画像を取り出す。この反射光分布画像は、反射光位置算出部１６に送られて、輝度の重心や撮像パターンの位置等の反射光分布の位置情報から反射光位置を算出する。この反射光位置算出部１６によって算出された反射光位置は、追従制御部１７に送られ、反射光位置の変動を第２カメラ１４の位置調整量に変換し、位置調整部１５に調整位置情報を送ることにより、第２カメラ１４の視野と反射光位置の相対的位置関係が常に一定に保たれるように第２カメラ１４の位置を調整することが可能となる。
【０１１１】
このように、本実施例１の発明によれば、光の検出時間やカメラ位置の調整に要する追従遅れ時間を気にする必要がなくなり、光源に対して放射状に配置した第１カメラと第２カメラの角度差を調整するだけで、追従遅れ時間分を容易に相殺することができるため、高速のカメラや演算装置を使う必要がなくなり、低コスト化できる。
【０１１２】
また、本実施例１の発明によれば、従来よりも追従偏差を小さくすることにより高精度な表面欠陥検査を行うことができるため、リサイクル部品のような微小な傷や磨耗であっても検出可能となる。
【０１１３】
さらに、本実施例１の発明によれば、ハーフミラーを使わなくてもよいため、感光体ドラムへ照射する光量が少なくて済み、省エネルギー化できると共に、感光体の疲労による劣化を軽減することができ、さらに、ハーフミラーに付着するゴミや埃によるノイズの発生も防止することができる。
【実施例２】
【０１１４】
本実施例２の特徴は、既に反射光分布を検出して算出したデータが幾つかある場合に、それらの反射光位置に基づいて、その先の反射光位置が予測できるようにした点にある。
【０１１５】
まず、図２（１秒間に被検査物を１回転したときの輝線の変化）を見ると、被検査物が１回転する間の輝線の変化は、大まかにいうと１回転する間に回転周波数と同じく１Ｈｚを基本周波数としていることがわかる。このため、数点の測定点を取り出した時に、それらはほぼ連続しており、多項式に近似することが可能となる。
【０１１６】
図８は、測定点９点（t=0,10,,,80）に対する２次曲線近似を示した線図である。この
近似曲線を用いて、例えばt=９０の点を取るようにすると、この点は将来輝線が来るであろうという予測点２０となる。
【０１１７】
図９は、図８の予測点を算出する手段を備えた本実施例２の表面欠陥検査装置の処理動作の流れを説明する図であり、図１０は、図９の反射光位置予測部の具体的な構成例を示すブロック図であり、図１１は、図９と異なる動作順序により処理を行って図８の予測点を算出する表面欠陥検査装置の処理動作の流れを説明する図である。
【０１１８】
まず、図９に示す表面欠陥検査装置の基本的な構成は、上述した図１および図７で説明した第１カメラ１３、反射光位置算出部１６、追従制御部１７、および位置調整部１５については、同じであるため重複説明を省略する。この実施例２では、図９に示すように、反射光位置算出部１６で算出された反射光位置に基づいて、反射光位置予測部１８が予測を行い、その予測結果を用いて、追従制御部１７で追従制御を行うようにする。
【０１１９】
この反射光位置予測部１８は、図１０に示すように、複数の位置保存用メモリ１８ａ〜１８ｅと、それらに保存された位置データを用いて予測位置を求める予測演算処理部１９とを備えている。そして、図９の反射光位置算出部１６にて算出された反射光位置を、撮像毎に順次反射光位置予測部１８に入力し、その内部にある位置保存用メモリの１８ａから１８ｂ、１８ｃというように、上からデータを順次シフトさせながら記憶させるようにする。そして、予測演算処理部１９では、位置保存用メモリ１８ａ〜１８ｅに保存されている予測に必要なデータ数分の過去から現在に至る位置データ（ここでは５個の位置データ）を用いて予測位置を求めるための予測演算処理を行うものである。
【０１２０】
また、図１１に示すように、本実施例２の特徴的な構成部である反射光位置予測部１８が、図９では反射光位置算出部１６と、追従制御部１７との間に配置されて処理が行われていたが、図１１に示すように、追従制御部１７と位置調整部１５との間に反射光位置予測部１８を配置して処理することも可能である。この場合の動作は、追従制御部１７から位置調整部１５を制御するための調整位置データが反射光位置予測部１８に入力されると、図１０の位置保存用メモリ１８ａ〜１８ｅの上からデータを順次シフトしながら記憶させ、予測に必要なデータ数分の過去から現在に至る調整位置データ（ここでは５個の調整位置データ）を用いて、予測演算処理部１９が予測位置を求めるための演算処理を行うようにする。
【０１２１】
このように、本実施例２によれば、カメラによる画像入力時間や追従制御を行うための追従遅れ時間等を収集した既存のデータに基づいて予測演算処理を行うようにしたため、遅れによる性能低下をより一層小さくすることが可能となり、上記実施例１による第１カメラと第２カメラとの間に所定の角度差を設ける手段と組み合わせれば、さらに大きな遅れにも対応可能となる。
【実施例３】
【０１２２】
実施例３の特徴は、被検査物１２に照射する光源３１を上記実施例において光が放射状に出ていた光源（点光源）１１とは異なり、平行光を出す光源（平行光源ともいう）３１を用いている点にある。
【０１２３】
上記実施例１では、図１の光源１１から放射状に光が出ていたため、上記（８）式の方程式を解く必要があるが、本実施例３では、光源を図１２のように平行な光源３１に変えた時の正反射モデルで輝線変化とカメラの観察方向の関係を考えると、次のようになる。すなわち、平行光源を用いているため、αとβが一定となり、光の反射位置は、入射角と反射角が等しくなるので、φも一定となり、結局θが一定となることが分かる。
【０１２４】
また、上記実施例１で説明したように、輝線位置は
d=R*sin(θ-β) + Re*sin(ψ-β) ‥‥（１２）
で表すことができる。
ここで、（１２）式の第１項（R*sin(θ-β)）に注目すると、平行光源３１を用いる場合には、θが一定、βがカメラの撮像角で一定であるので、θ−βも定数となる。このため、上記（１２）式を定数Ｃを用いて表すと
d=C + Re*sin(ψ-β) ‥‥（１２）’
となり、輝線位置変化の位相は完全にカメラの撮像角によって決定できることがわかる。
【０１２５】
このように、実施例３によれば、上記実施例１および２のような放射光源を用いた例では、θの変化が大きい場合、すなわち、偏心量が大きい場合に影響の出ていた（１２）式の第１項の位相ずれをなくすことが可能となり、輝線追従時における偏差を低減することができる。
【０１２６】
なお、上記実施例３における説明は、被検査物の断面形状を真円と仮定しているが、実際に測定したところ、用いている感光体ドラムの形状が真円に近く、長径と短径の差が30ｍｍ径に対して１０μｍ以下の0.03％存在しており、非常に真円に近いため観測点近傍では真円と仮定しても殆んど誤差は無いといえる。しかしながら、カメラ２台の観察角の差を大きくするほど位相が補正できるため、高速に回転している場合でも遅れを補正することが可能であるが、２台のカメラの観察角を大きくすればするほど、反射点が異なってくるため、真円という仮定から離れてくることになる。
【０１２７】
すなわち、異なるカメラ間での観察位置が近接している場合は、被検査物形状のずれ（真円かどうか）は大きな問題とならないと考えられるが、２台のカメラの角度差が大きくなると形状の差異によって、測定する輝線の位置に誤差を生ずることになる。
【０１２８】
また、２台のカメラの観察角を大きくとるということは、装置が大きくなることを意味しており、このような場合は、観察角の差と、輝線位置の予測とを組み合わせて利用することで装置を大型化することなく、検査精度を向上させることができる。
【０１２９】
以上説明したように、本実施例３によれば、輝線追従制御技術を用いて被検査物断面方向から見た時に、光源とカメラ２台を放射状に配置することにより、ハーフミラーによる弊害をなくし、かつ追従偏差を小さくできることが分かり、さらに、輝線追従制御技術と組み合わせて上記実施例２の輝線位置を予測することで、追従偏差をさらに小さくすることができる。
【実施例４】
【０１３０】
表面欠陥検査装置を実用化するにあたって、追従制御の性能を最大限生かすためには、処理遅れ量に対して同じだけの位相進み量に装置を設定する必要がある。しかし、画像入力・処理および位置制御に伴う、時間遅れ量は、画像入力フレームレートや、処理時間、輝線追従の帯域を制限するローパスフィルタの性能、および位置制御性能をシミュレートすることによって、ある程度見積ることが可能となるが、実際の装置においては誤差が生じてしまう。
【０１３１】
そこで、本実施例４の位相調整手段を以下説明する。図１３は、実施例４にかかる表面欠陥検査装置の概略構成図であり、図１４は、予測による補正を行う際に予測時間幅を変えることで任意の点における予測を可能とした２次曲線近似を使った線図であり、図１５は、回転振れのある被検査物に対して予測時刻を変えて輝線追従制御を行った時の偏差幅を示す線図である。
【０１３２】
まず、２台のカメラの観察角の違いによる位相進み量の調整は、図１３に示すように、光量分布測定用のエリアセンサである第１カメラ１３に撮像角度調整部（回転ステージ）４０に載せて行われる。実施例４では、図１３に示すように、この撮像角度調整部４０を第１カメラ１３側につけたが、第２カメラ１４側につけても勿論よい。
【０１３３】
また、予測による補正を行うときは、近似曲線の方程式において、予測時刻 = (現在の時刻＋予測時間幅）として、予測位置を求めることが可能となり、この予測時間幅を変えることによって、任意の点での予測が可能となり、これは補正位相量に相当している。
【０１３４】
図１４は、それを示す概念図であり、現在時刻 ｔ＝０ に対して、ｔ＝１．０の予測位置５０と、ｔ＝１．５の予測位置５１とを示している。また、図１４に示すように、予測位置は近似曲線上にあるため、測定間隔よりも小さな値を取ることも可能である。また、時刻の単位は実時刻である必要はなく、図１４のようにサンプリング間隔を１とすることにより、計算を簡略化することができる。
【０１３５】
感光体ドラムなどの被検査物の外観検査を行う場合は、ｎ次多項式の次数ｎを上げるほど測定点とのフィッティングがよくなるが、実際の輝線の挙動が正弦波的であり、測定点が正弦波の１／２周期より十分小さな値をとっているため、２次多項式を用いた輝線位置予測が一番追従性能が高いことが判明した。
【０１３６】
そこで、多項式の次数ｎ＝２、測定点数ｍ＝６の条件下で、多項式による予測と、角度差を組み合わせたことによる輝線追従結果について説明する。２台のカメラの撮像角度差を１５度とした状態で、１００μｍ程度の回転振れがある被検査物に対して予測時刻を変えて輝線追従制御を行った時の偏差幅を示したのが図１５である。時刻ｔはカメラの撮像間隔を１としており、１秒間に１００フレーム撮像した結果である。また、被検査物の回転速度を１Ｈｚ、２Ｈｚ、３Ｈｚと変更して実験を行ったものである。
【０１３７】
図１５に示すように、１Ｈｚで回転した時はｔ＝１〜１．５、２Ｈｚと３Ｈｚではｔ＝３．５となっており、ｔを変えることで最適化できることがわかる。また、２Ｈｚと３Ｈｚにおいてどちらもt＝３．５程度が最適なのは、３Ｈｚで回転した時の撮像点数は、１
／２周期で１００／３／２＝１６．６であり、測定点数６＋予測点数が４程度になると、２次多項式での近似において誤差が生じてしまうためと考えられる。
【０１３８】
このように、本実施例４によれば、少なくとも２台のカメラの撮像角度の調整、もしくは、予測時刻の調整のどちらか一方を行うことにより、輝線の追従性能を最適化することができる。
【実施例５】
【０１３９】
従来は、追従状態で実際に発生している偏差量を求めること自体が困難であったため、最適化を実施することができなかった。これは、追従するのがラインセンサ部であり、ラインセンサでは輝線垂直方向の光分布を検出することが難しかったためである。そこで、本実施例５では、追従偏差を最適化するため、以下の手法を開発した。
【０１４０】
図１６は、被検査物を追従制御せずに撮像した画像およびプロファイルを示した図であり、図１７は、図１６の輝度変化を縦軸（Ｙ軸）とし輝線からの距離を横軸（Ｘ軸）としてプロットしたグラフである。
【０１４１】
図１６に示すように、横方向が被検査物の軸方向であり、縦方向が回転によって得られる副走査方向を示している。そして、図１６中の輝度変化とは、被検査物の横方向の輝度積算値であり、回転振れによって明暗が変化している。また、図１６中のさらに右側にはエリアセンサで計った輝線位置から求まる輝線からの距離を示している。そして、図１７では、図１６における輝度変化をＹ軸にとり、輝線からの距離をＸ軸として被検査物５本のそれぞれの結果を識別可能なマークを使ってプロットしたものである。
【０１４２】
この図１７の結果を見るとわかるように、被検査物の違いにかかわらず、輝線からの距離と輝度とが一定の対応関係にあることが分かる。例えば、追従制御を行った時の画像を取得したときの輝度変化が、図１７に示す矩形の枠内に入る場合、追従による偏差の幅は５０μｍと評価することができる。
【０１４３】
このように、実施例５によれば、追従偏差を最適化するため、被検査物を追従制御せずに撮像した画像の輝度変化と輝線からの距離をそれぞれＸ軸、Ｙ軸にとってプロットすることにより、追従偏差を最小化したり、追従性能を評価することが可能となる。
【実施例６】
【０１４４】
図１における第２カメラ１４は、被検察物表面の欠陥検査を行う場合はラインセンサを用いているが、本実施例６では、ラインセンサに代えて２次元撮像手段であるエリアカメラを用いて被検査物を追従制御し、そのエリアカメラによって求まる輝線位置の変化を求めたものである。図１８は、そのエリアカメラを用いて被検査物を追従制御したときの輝線位置と時刻との関係を示したグラフである。
【０１４５】
図１８では、予測時刻をｔ＝４とｔ＝１に変えた場合の輝線位置変化の違いを示していて、この輝線位置の変化が追従偏差に相当するものである。そして、図１８からわかるように、追従性能は予測時刻ｔ＝４ に対してｔ＝１の方が高くなっていることが分かる。
【０１４６】
また、図１９は、ある撮像条件における反射光位置変化１と位相が異なる位置変化２と位置変化３とを示した図である。図１９における横軸（Ｘ軸）は、１回転中の時間変化であり、縦軸（Ｙ軸）は、変化量である。また、図１９には、それぞれの位相に対する反射光位置変化１との差分を示している。例えば、反射光位置変化１に対して、追従遅れが生ずることにより、位置変化２や３のような位相差が生ずると、それぞれの差分値（変化１−変化２、変化１−変化３）が変化する。そこで、撮像角度調整手段により、撮像角度を調整することは、上記位相を調整することに相当し、第３の撮像手段での位置変化は、上記差分値に相当する。
【０１４７】
このように、本実施例６によれば、第２カメラを２次元撮像手段に代えて、位置変化の振幅が小さくなるように角度を調整することにより、追従性能をさらに向上させることができる。
【実施例７】
【０１４８】
図２０−１は、ラインセンサを傾けたことによる追従偏差の評価説明図であり、図２０−２は、図２０−１のラインセンサの輝度分布を示す線図である。本実施例７では、図２０−１に示すように、ラインセンサ６１を輝線６０に対して角θだけ傾けて、追従制御を行うようにした場合である。この時の輝線移動量ｄは、ｘ＝ｄ/sinθとなる。
【０１４９】
このことは、図２０−２に示すように、ラインセンサ６１にて得られる輝度分布６２が矢印Ｇ方向に移動することを示している。これを逆に考えると、図２０−２のようなラインセンサの輝度分布の変化を見ることにより、輝線の変化量を求めることが可能なことを意味している。すなわち、ｄ＝ｘ*sinθの変化を見るだけで、追従性能を評価することが可能となる。なお、図２０−２における輝線中心については、最大値もしくは重心などを使って求めるようにする。
【０１５０】
このように、本実施例７によれば、上記手法により追従性能が評価できるようになり、これに基づいてラインセンサの傾きを調整することにより、従来の輝線制御の偏差が±２５μｍ程度であったものを、ここでは±５μｍ程度まで小さくすることが可能となり、被検査物表面の微小な凹凸欠陥を安定して検出することができる。
【０１５１】
また、本実施例７によれば、２台のカメラの角度差と予測とを行って、追従制御することにより、カメラの撮像周波数を低くすることができるため、汎用品のカメラが利用可能となり、製品を安定供給できると共に、低価格化を実現することができる。
【実施例８】
【０１５２】
実施例８の特徴は、上記実施例で用いている第１カメラ（エリアセンサ）１３と第２カメラ（ラインセンサ）１４に加えて、追従偏差を算出するための光の反射光分布を測定する第３カメラ（エリアセンサ）７１を用いた点にある。
【０１５３】
図２１は、実施例８にかかる表面欠陥検査装置の外観斜視図であり、図２２は、図２１の表面欠陥検査装置を平面方向から見た概略構成を説明するブロック図である。まず、図２１の表面欠陥検査装置７０は、ライン状の光を照射する光源１１、不図示の回転モータを使って矢印Ｄ方向に一定の速度で回転する感光体ドラムなどの被検査物１２、光量分布測定用の２次元画像を得るエリアセンサを用いた第１の撮像手段としての第１カメラ１３、その第１カメラ１３から所定角度だけ回転下流方向に配置され、１次元画像を得るラインセンサを用いた第２の撮像手段としての第２カメラ１４、その第２カメラ１４と連動して移動可能とし、追従偏差を算出するための光の反射光分布を測定するエリアセンサを用いた第３の撮像手段としての第３カメラ７１、第１カメラ１３の位置を調整（例えば、矢印Ｉ方向）する第２の位置調整手段としての位置調整部７２、第２カメラ１４と第３カメラ７１とを連動させて位置を調整（例えば、矢印Ｈ方向）する第１の位置調整手段としての位置調整部７３などで構成されている。
【０１５４】
この図２１の表面欠陥検査装置７０は、より詳細には図２２のように構成されており、光源１１からライン状の光が被検査物１２に照射されると、その反射光あるいは拡散光が上記した第１カメラ１３、第２カメラ１４、第３カメラ７１にてそれぞれ検出される。エリアセンサからなる第１カメラ１３にて取得された画像は、反射光位置算出手段としての反射光位置算出部１６にて被検査物１２の反射光分布を算出して、追従制御部１７がその反射光位置の変化に応じて反射光位置とラインセンサである第２カメラ１４との相対位置が一定となるように位置調整部７３を矢印Ｈ方向に移動させる。これは、上記実施例１で説明したように、画像入力、画像転送、画像処理等による処理遅れ、あるいは、反射光分布を検出する際のノイズ除去のためのローパスフィルタや位置調整部（ステージ）の応答性によって遅れが生じるため、第２カメラ（ラインセンサ）１４の位置は反射光位置の変化に対して一定の遅れで追従制御させるものである。
【０１５５】
図２２では、被検査物１２の表面欠陥を検査する際に、被検査物１２を矢印Ｄ方向に一定の速度で回転させ、光源１１と第１カメラ１３と第２カメラ１４を放射状に配置し、その角度差をＥとしたのは、上記した種々の処理時間や応答性によって遅れが生じるため、ラインセンサである第２カメラ１４の位置を反射光位置の変化に対して一定の遅れをもって追従させるためである。ここでは、第１カメラ１３の位置調整部７２を矢印Ｉ方向に移動させてＥの調整を行い、反射光位置と第２カメラ１４の相対位置とが一定になるように制御する。
【０１５６】
このように、被検査物１２の反射光を異なる角度から検出する際に、検出された反射光位置の変化には位相差が生じる。これに関しては、上記実施例１において図５と式（９）〜（１２）を用いて幾何学的に説明しているため、ここでは説明を省略する。
【０１５７】
以上のことから、第１カメラ（エリアセンサ）１３と第２カメラ（ラインセンサ）１４とがなす角度を遅れに相当する角度Ｅに調整することで、追従遅れ分を補正することができる。しかしながら、画像処理や位置制御にともなう遅れ量は、シミュレーションによってある程度見積もることは可能であるが、実際の装置においては誤差が生じてしまうため、正確な角度Ｅを決めるには個々の装置での遅れ量を求める必要がある。その上、数種類の検査条件にてそれぞれの処理時間を求めるには膨大な手間と時間がかかることになる。
【０１５８】
そこで、本実施例８では、位置調整部（ステージ）７３上にエリアセンサである第３カメラ７１を設けて、追従偏差を算出できるようにしている。その結果、遅れの要素一つ一つについて遅れ時間を求める必要がなくなり、システム全体の遅れである追従偏差を容易に求めることが可能となる。この追従偏差とは、第３カメラ７１にて取得した画像に基づいて、追従偏差算出部７４にて算出された反射光位置の変動幅に相当するものである。図２１では、第３カメラ７１を第２カメラ１４の上部に位置するように描いたが、第３カメラ７１は追従偏差を算出するためのエリアセンサであり、第２カメラ１４のラインセンサと連動して移動し、反射光分布が検出できるものであれば、図２２に示すように第２カメラ１４の横に第３カメラ７１を配置してもよく、その配置位置は限定されない。
【０１５９】
そして、上記した位置調整部７２を用いて矢印Ｉ方向に移動させ、第１カメラ１３と第２カメラ１４とがなす角度を変えながら追従偏差を算出することにより、角度Ｅと追従偏差との関係を求めることができる。この位置調整部７２は、第１カメラ１３の位置のみを調整するものであるが、要は第１カメラ１３と第２カメラ１４とがなす角度が変えられる手段であれば如何なる手段も採用することができる。但し、この位置調整部７２は、第１カメラ１３のみを調整する手段であるため、構造が簡単となり、低コストで実現できるという利点がある。
【０１６０】
このように、本実施例８によれば、求めた角度Ｅと追従偏差との関係から追従偏差が最も小さくなるように位置調整部７２によって第１カメラ１３の位置を移動させ、第１カメラ１３と第２カメラ１４とがなす角度を調整することによって、一層感度よく被検査物の表面欠陥検査を行うことができる。
【０１６１】
また、本実施例８によれば、第１カメラ１３と第２カメラ１４とがなす角度と追従偏差との関係を求め、適切な角度になるように角度Ｅを調整する動作を自動的に行うようにすることで、検査条件を変更した時の光学系の調整作業等を大幅に削減することが可能となり、製造工程における大幅な生産性向上を図ることができる。
【実施例９】
【０１６２】
上記実施例８では、第２カメラ１４と第３カメラ７１とを同じ位置調整部７３上に配置することで、両者を連動して移動させるようにしたが、本実施例９では、第２カメラ１４と第３カメラ７１とをそれぞれ別の位置調整部を使って移動させる点に特徴がある。
【０１６３】
図２３は、実施例９にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。図２３に示すように、表面欠陥検査装置７５は、第２カメラ１４の位置を調整する位置調整部７６と、第３カメラ７１の位置を調整する位置調整部７７とを別々に備えているが、位置調整部７６と位置調整部７７とは同じ移動特性を持っており、追従制御部１７によって同じように（例えば、矢印Ｈ方向に）移動制御を行うことができる。
【０１６４】
実施例９にかかる制御動作は、第１カメラ１３にて取得された画像に基づいて、反射光位置算出部１６が反射光位置を算出し、その反射光位置の変化に応じて反射光位置と第３カメラ７１との相対位置が一定となるように追従制御部１７が位置調整部７７を制御することにより第３カメラ７１を追従移動させる。その際、第３カメラ７１で捉えられた反射光位置の変動幅に相当する追従偏差は、追従偏差算出部７４で算出され、その追従偏差ができるだけ小さくなるような第１カメラ１３と第３カメラ７１とがなす角度Ｅを求める。
【０１６５】
続いて、第３カメラ７１と第２カメラ１４とがなす角度を、上記第１カメラ１３と第３カメラ７１とがなす角度Ｅに設定し、ここでは、第１カメラ１３ではなく第３カメラ７１を使って反射光分布を検出し、その反射光位置の変化に応じて第２カメラ１４を追従制御しながら表面欠陥検査を行うものである。
【０１６６】
このように、本実施例９によれば、第２カメラ１４と第３カメラ７１の位置を移動させる位置調整部７６，７７を別々に構成することにより、追従偏差が最も小さくなる角度差Ｅを第１カメラ１３と第２カメラ７１とを使って求め、その角度差Ｅを第２カメラ１４と第３カメラ７１とがなす角度とし、第２カメラ１４を追従制御させながら表面欠陥検査を行うことができるため、非常に感度よく被検査物１２の表面欠陥検査を行うことができる。
【０１６７】
なお、図２３に示した第１カメラ１３の位置調整部７２については、上記実施例８と同じであるので、ここでは重複説明を省略する。
【実施例１０】
【０１６８】
実施例１０の特徴は、上記実施例８および９の場合、回転する被検査物１２の反射光位置の変化の位相遅れを反射光位置を検出するエリアセンサと、表面欠陥検査を行うラインセンサとを所定の角度差Ｅに調整することで行っているが、本実施例１０では、反射光位置の変化を多項式で近似した近似曲線を用いて将来の反射光位置を予測し、その予測した反射光位置を制御目標としてラインセンサを追従制御させることで、遅れによる追従性能の低下を防止するようにしたものである。
【０１６９】
図２４は、実施例１０にかかる表面欠陥検査装置の外観斜視図であり、図２５は、被検査物が一回転する間の反射光位置の変化と回転角度との関係を示す線図であり、図２６は、追従偏差と予測時刻との関係を示す線図である。まず、図２４の表面欠陥検査装置７８の基本構成は、上記図２１に示した実施例８の表面欠陥検査装置７０とほぼ同様であって、被検査物１２は不図示の回転モータを使って矢印Ｄ方向に一定速度で回転しており、光源１１から被検査物１２に向けて照射されたライン状の光が被検査物１２表面で反射光あるいは拡散光となる。この反射光あるいは拡散光をエリアセンサである第１カメラ１３で検出して反射光分布を得ている。
【０１７０】
また、第１カメラ１３から所定角度だけ被検査物１２の回転下流方向に配置されたラインセンサからなる第２カメラ１４では、反射光あるいは拡散光を検出することにより被検査物１２の表面欠陥検査を行っている。
【０１７１】
そして、第２カメラ１４と同じ位置調整部７３により連動して移動可能であって、追従偏差を算出するための光の反射光分布を測定するエリアセンサとしての第３カメラ７１が備えられている。
【０１７２】
被検査物１２の反射光分布は、第１カメラ１３によって取得された画像に基づいて算出され、第２カメラ１４と第３カメラ７１の位置を調整する位置調整部７３により、反射光位置と第２カメラ１４の相対位置が一定になるように追従制御している。
【０１７３】
例えば、被検査物１２が一回転する間の反射光位置の変化を回転角度との関係で求めると、図２５に示すようにほぼ一回転を一周期として同じように変化することがわかる。このように、反射光位置の変化は上記実施例１で説明した多項式を使って近似することができ、この近似曲線を用いて将来の反射光位置を予測することが可能である。このため、予測した反射光位置を制御目標として第２カメラ１４の位置調整部７３を追従制御させることにより、第２カメラ１４の追従遅れによる表面欠陥検査性能の低下を防止することができる。
【０１７４】
本実施例１０では、図２６のように予測時刻を変えて追従制御を行った場合の偏差を示し、その予測時刻はカメラの撮像間隔を１としている。この図２６には、被検査物１２の回転速度が１Ｈｚ、２Ｈｚ、３Ｈｚの場合のそれぞれのデータを、形状の異なるマークを使って識別可能に示してある。そこで、図２６を見ると、予測時刻を変えることによって追従偏差が変化するため、適当な予測時刻を選んで追従制御を行うようにすれば、追従偏差を最小化できることがわかる。ただし、追従偏差が最小となる予測時刻は、被検査物１２の回転速度等によって異なり、また予測を誤ると予測しない場合よりも追従偏差が大きくなることが考えられるため、常に撮像条件に応じてその都度、最適な予測時刻に調整する必要がある。
【０１７５】
本実施例１０では、図２４に示すように、第２カメラ１４を移動させる位置調整部７３上にエリアセンサである第３カメラ７１を搭載することにより、リアルタイムに追従偏差を算出することができ、予測時刻を変化させた場合であっても追従偏差を容易かつ正確に求めることができる。
【０１７６】
なお、実施例１０では、図２４に示すように、エリアセンサである第３カメラ７１をラインセンサである第２カメラ１４の上部に配置させているが、この第３カメラ７１は追従偏差を算出するためのセンサであって、第２カメラと連動して移動し、反射光分布が検出できるものであれば配置位置は必ずしも図２４の場合に限定されない。例えば、上記図２２に示すように、同じ位置調整部７３上の第２カメラ１４の横に第３カメラ７１を配置してもよい。
【０１７７】
このように、実施例１０によれば、第３カメラ７１を配置することによって、図２６に示すような予測時刻と追従偏差との関係をリアルタイムで求めることが可能となり、求めた予測時刻と追従偏差の関係に基づいて追従偏差ができるだけ小さくなるように、予測時刻を調整すれば、一層感度良く欠陥検出を行うことができる。
【０１７８】
また、実施例１０によれば、予測時刻と追従偏差との関係を求めて、常に適切な予測時刻となるように予測時刻を自動調整する機能を持たせることにより、検査条件等を変更した場合の調整作業が大幅に削減可能となり、被検査物１２である感光体ドラムなどを用いた画像形成装置の製造工程において生産性を向上させることができる。
【実施例１１】
【０１７９】
上記実施例１０では、第２カメラ１４と第３カメラ７１とを同じ位置調整部７３上に配置し、両者を連動して移動させるようにしたが、本実施例１１では、第２カメラ１４と第３カメラ７１とをそれぞれ別の位置調整部を使って移動させる点に特徴がある。
【０１８０】
図２７は、実施例１１にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。図２７に示すように、表面欠陥検査装置７９は、第２カメラ１４の位置を調整する位置調整部７６と、第３カメラ７１の位置を調整する位置調整部７７とを別々に備えているが、要は第３カメラ７１が第２カメラ１４と連動して移動できれば追従偏差が算出できるので、位置調整部７６と７７に同じような移動特性を持たせ、追従制御部１７により連動して（例えば、矢印Ｈ方向に）移動するように制御すればよい。
【０１８１】
その際、第１カメラ１３によって取得した画像に基づいて反射光位置算出部１６で算出された反射光位置の変化に応じて、反射光位置と第３カメラ７１との相対位置が一定となるように位置調整部７７により第３カメラ７１を追従移動させる。そして、追従偏差が小さくなるような予測時刻を求めて、その時の第３カメラ７１と第２カメラ１４とがなす角度と等しくなるように、第１カメラ１３と第３カメラ７１との角度を設定し、求めた予測時刻の反射光位置を目標位置として、第１カメラ１３ではなく第３カメラ７１にて検出した反射光分布に基づいて第２カメラ１４を使って被検査物１２の表面欠陥検査を行うようにする。
【０１８２】
このように、実施例１１によれば、ラインセンサである第２カメラの位置調整部７６と連動して移動可能な別の位置調整部７７上に、反射光位置の変化を検出するエリアセンサの第３カメラ７１を配置し、第１カメラ１３によって算出された反射光位置の変化に応じて、反射光位置と第３カメラ７１との相対位置が一定となるように位置調整部７７で追従移動させる。そして、追従偏差が小さくなるような予測時刻を求め、その時の第３カメラ７１と第２カメラ１４との角度に等しくなるように、第１カメラ１３と第３カメラ７１との角度を設定し、求めた予測時刻の反射光位置を目標位置として、第３カメラ７１で検出した反射光分布に基づいて第２カメラ１４で被検査物１２の表面欠陥を検査するようにしたため、上記実施例１０と同様に感度の良い欠陥検出を行うことができる。
【実施例１２】
【０１８３】
実施例１２の特徴は、被検査物の表面欠陥を検査する際に、径の異なる被検査物を回転台にセットすると、表面欠陥を検査する第２カメラと被検査物の表面までの距離が異なってくるため、被検査物側の位置を移動させて距離を一定に保つことのできる位置調整部を備えた点にある。
【０１８４】
図２８は、実施例１２にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。図２８に示すように、被検査物（実線）１２と異なる径の被検査物（破線）８１の表面欠陥を検査する際に、被検査物８１をそのまま不図示の回転台上にセットすると、表面欠陥を検査する第２カメラと被検査物８１の表面までの距離が異なってくるため、被検査物の位置を矢印Ｊ方向に移動可能な位置調整部８２を備えている。
【０１８５】
位置調整部８２は、被検査物１２，８１の位置をその被検査物中心とラインセンサである第２カメラ１４の中心とを結ぶ線上を前後移動（矢印Ｊ方向に移動）させるためのものである。なお、図２８において、これ以外の構成部については、上記実施例８の図２２と同様であるので、構成説明を省略する。
【０１８６】
本実施例１２では、径の異なる被検査物を検査する場合でも、位置調整部８２により被検査物の位置を移動させることで、第２カメラ１４から被検査物の表面までの距離が常に一定となるように調整することができる。もちろん、上記実施例１で説明した式（１２）に示すように、被検査物からの反射光位置は被検査物半径にも依存するため、位置調整部８２によって第２カメラ１４から被検査物表面までの距離が一定となるように調整しても、検査条件は同じにならない。つまり、反射光位置の変動幅が変われば、当然位置調整部７３の追従性も変わってくるので、被検査物の径によらずに同一条件で検査を行うためには、第２カメラ１４から被検査物表面までの距離の調整に加えて、観察角度の調整もしくは予測時刻の調整を行う必要がある。しかし、これらの調整については、既に上記実施例にて自動調整が可能なことを説明しているため、ここでは重複説明を省略する。
【０１８７】
このように、実施例１２によれば、表面欠陥検査を行う被検査物の径が異なっていても、被検査物の位置を移動させる位置調整部８２により、第２カメラから被検査物の表面までの距離が一定に保てるため、多様な径の被検査物にも対応可能となり、被検査物の径毎に検査装置を変える必要がなくなって、設備コストの低減や生産性の向上を図ることができると共に、感度の良い表面欠陥検査を安定して行うことができる。
【実施例１３】
【０１８８】
実施例１３の特徴は、被検査物の表面欠陥を検査する際に、径の異なる被検査物を回転台にセットすると、表面欠陥を検査する第２カメラと被検査物の表面までの距離が異なってくるため、第１〜第３カメラや光源等からなる撮像系の位置を移動させて距離を一定に保つことのできる位置調整部を備えた点にある。
【０１８９】
図２９は、実施例１３にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。図２９に示すように、被検査物（実線）１２と異なる径の被検査物（破線）８１の表面欠陥を検査しようとすると、被検査物表面から第２カメラ１４までの距離が異なってくることがわかる。上記実施例１２では、被検査物の位置を移動させて調整を行ったが、本実施例１３では、第１〜第３カメラや光源等からなる撮像系の位置を矢印Ｋ方向に移動させて距離を一定に保つようにした位置調整部８３を備えている。
【０１９０】
この実施例１３の場合も、実施例１２と同様に、被検査物の径が変わった場合に距離を一定に保つように調整するだけでなく、上述した観察角度の調整や予測時刻の調整を行う必要があるが、上記実施例で自動調整が可能なことを説明しているため、ここでは重複説明を省略する。
【０１９１】
このように、実施例１３によれば、表面欠陥検査を行う被検査物の径が異なっていても、撮像系の位置を移動させる位置調整部８３により、第２カメラ１４から被検査物表面までの距離が一定に保てるため、多様な径の被検査物にも対応可能となり、被検査物の径毎に検査装置を変える必要がなくなって、設備コストの低減や生産性の向上を図ることができると共に、感度の良い表面欠陥検査を安定して行うことができる。
【０１９２】
なお、この実施例１３では、さらに図２８の被検査物を移動させる位置調整部８２と図２９の撮像系を異動させる位置調整部８３とを具備させ、被検査物と撮像系の両方を移動させて距離を一定に保つように構成することも勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１９３】
以上のように、本発明にかかる表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラムは、主に製品出荷前の部品等を被検査物として光学的に表面形状や表面欠陥等を検査する際に用いられるもので、表面精度の求められる電子写真技術で使用される感光体ドラムや定着ローラなどから缶ジュースに至るまであらゆる物品の表面検査を行う表面欠陥検査装置、表面欠陥検査方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラムに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】本実施例１にかかる表面欠陥検査装置の概略構成図である。
【図２】図１の被検査物を回転させて２つのカメラ位置における輝線の位置変化を測定した線図である。
【図３】図１の光学系の構成図から被検査物断面における幾何学的な正反射モデルを作成した図である。
【図４】図３における被検査物中心の偏心量Ｒｅを変えた時の偏心角ψとＸ軸に対して被検査物中心から反射点までの角度θとの関係を示す線図である。
【図５】図３における点Ｐと原点Ｏとの間の距離ｂをカメラ視点での長さｄに変換する説明図である。
【図６】一定の偏心半径Ｒｅにおけるカメラ視点での長さｄの第１項（d1）と第２項（d2）の検出輝線変動状態を示す線図である。
【図７】本実施例１の表面欠陥検査装置の処理動作の流れを説明する図である。
【図８】測定点に対する２次曲線近似を示した線図である。
【図９】図８の予測点を算出する手段を備えた本実施例２の表面欠陥検査装置の処理動作の流れを説明する図である。
【図１０】図９の反射光位置予測部の具体的な構成例を示すブロック図である。
【図１１】図９と異なる動作順序により処理を行って図８の予測点を算出する表面欠陥検査装置の処理動作の流れを説明する図である。
【図１２】光源に平行光を用いた被検査物断面における幾何学的な正反射モデルを示す図である。
【図１３】実施例４にかかる表面欠陥検査装置の概略構成図である。
【図１４】予測による補正を行う際に予測時間幅を変えることで任意の点における予測を可能とした２次曲線近似を使った線図である。
【図１５】回転振れのある被検査物に対して予測時刻を変えて輝線追従制御を行った時の偏差幅を示す線図である。
【図１６】被検査物を追従制御せずに撮像した画像およびプロファイルを示した図である。
【図１７】図１６の輝度変化を縦軸（Ｙ軸）とし輝線からの距離を横軸（Ｘ軸）としてプロットしたグラフである。
【図１８】エリアカメラを用いて被検査物を追従制御したときの輝線位置と時刻との関係を示したグラフである。
【図１９】ある撮像条件における反射光位置変化１と位相が異なる位置変化２と位置変化３とを示した図である。
【図２０−１】ラインセンサを傾けたことによる追従偏差の評価説明図である。
【図２０−２】図２０−１のラインセンサの輝度分布を示す線図である。
【図２１】実施例８にかかる表面欠陥検査装置の外観斜視図である。
【図２２】図２１の表面欠陥検査装置を平面方向から見た概略構成を説明するブロック図である。
【図２３】実施例９にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図２４】実施例１０にかかる表面欠陥検査装置の外観斜視図である。
【図２５】被検査物が一回転する間の反射光位置の変化と回転角度との関係を示す線図である。
【図２６】追従偏差と予測時刻との関係を示す線図である。
【図２７】実施例１１にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図２８】実施例１２にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図２９】実施例１３にかかる表面欠陥検査装置の概略構成を説明するブロック図である。
【図３０】従来の表面層欠陥検出装置の構成を説明する斜視図である。
【図３１】輝線追従制御を用いた表面欠陥検出装置の構成説明図である。
【図３２】１００μｍ振幅／秒の回転振れに対して２フレーム遅れた時の偏差をシミュレートしてその絶対値の最大値を示した線図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１０  表面欠陥検査装置
１１  光源
１２  被検査物
１３  第１カメラ
１４  第２カメラ
１５  位置調整部
１６  反射光位置算出部
１７  追従制御部
１８  反射光位置予測部
１８ａ〜１８ｅ  位置保存用メモリ
１９  予測演算処理部
２０  予測点
３１  光源（平行光源）
４０  撮像角度調整部
５０，５１  予測点
６０  輝線
６１  ラインセンサ
６２  輝度分布
７０  表面欠陥検査装置
７１  第３カメラ
７２，７３  位置調整部
７４  追従偏差算出部
７５  表面欠陥検査装置
７６，７７  位置調整部
７８，７９，８０  表面欠陥検査装置
８１  被検査物
８２，８３  位置調整部
【図１】
2005300512.tif 000003
【図２】
2005300512.tif 000004
【図３】
2005300512.tif 000005
【図４】
2005300512.tif 000006
【図５】
2005300512.tif 000007
【図６】
2005300512.tif 000008
【図７】
2005300512.tif 000009
【図８】
2005300512.tif 000010
【図９】
2005300512.tif 000011
【図１０】
2005300512.tif 000012
【図１１】
2005300512.tif 000013
【図１２】
2005300512.tif 000014
【図１３】
2005300512.tif 000015
【図１４】
2005300512.tif 000016
【図１５】
2005300512.tif 000017
【図１６】
2005300512.tif 000018
【図１７】
2005300512.tif 000019
【図１８】
2005300512.tif 000020
【図１９】
2005300512.tif 000021
【図２０−１】
2005300512.tif 000022
【図２０−２】
2005300512.tif 000023
【図２１】
2005300512.tif 000024
【図２２】
2005300512.tif 000025
【図２３】
2005300512.tif 000026
【図２４】
2005300512.tif 000027
【図２５】
2005300512.tif 000028
【図２６】
2005300512.tif 000029
【図２７】
2005300512.tif 000030
【図２８】
2005300512.tif 000031
【図２９】
2005300512.tif 000032
【図３０】
2005300512.tif 000033
【図３１】
2005300512.tif 000034
【図３２】
2005300512.tif 000035